1. 개요 3 1.1. 입력 파라미터 3
1.2. 계산 공식 4
2. M&S 5
2.1. 모델링 5
2.2. 처리 절차 6
2.2.1. SSJ Flow-Chart 6
2.3. 프로그램 8
2.4. 실행 결과 20
3. 결론 22
1. 개요
최대탐지거리는 레이더의 주어지 탐지확률을 만족하는 범위에서 전파전파에 관련한 환경요인을 고려하고, 정해진 조건의 표적에 대한 레이더의 탐지 가능한 거리를 말한다. 레이더가 잡음 재밍 환경에서 최대탐지거리가 어떠한 영향을 받는지, 재밍 대응 기법이 얼마나 효율적인지를 모델링&시뮬레이션을 통해 확인해 보고자 한다.1.1. 입력 파라미터
표 1 1 Type, Min, Max and Default values for Input Parameters
일반적으로 실내시험에서는 모든 조건에 대해 시험자원을 사용하는 것보다 체계성능의 통계적 타당성이 인정될 수 있는 몇 가지 잘 정의된 조건 하에서 반복시험을 수행하는 것이 효과적이지만, 실제 현장 시험 조건은 클러터 및 전파효과(Propagation Effects) 등 취약성 요인과 관계된 조건들을 결정하여 시험해야 한다. 잡음 재밍에는 Self-Screening Jamming 및 Stand-Off Jamming으로 나눌 수 있으며 관련 파라미터는 상기 표와 같은 것들이 있다. 본 문서에서는 레이더 수신기의 열잡음 및 외부적인 잡음 재밍 환경을 포함하여 모델링 하였다.
1.2. 계산 공식
탐지거리 R의 함수에 대한 탐지확률 Pd를 계산하기 위한 표적모델은 Swerling-1 모델을 적용한다. SSJ(Self-Screening Jamming)가 존재할 때의 최대탐지거리 (R0)SSJ는 다음 식에 의해 구해진다. 여기서 SSJ 파라미터는 고정적이라고 가정한다.ERPSSJ = Effective radiated power of SSJ =
PSSJ = Power of SSJ in W
GSSJ (dBi) = Antenna gain of the jammer
BSSJ (MHz) = Bandwidth of the SSJ, MHz
LSSJ (dB) = Jammer losses
SJRSSJ = Signal-to-Jamming ratio with SSJ
PdSSJ = Detection probability with SSJ
SOJ(Stand-Off Jamming)가 존재할 때의 최대탐지거리 (R0)SOJ의 탐지확률 Pd에 대한 관계식은 다음과 같다.
GRSOJ = The radar antenna’s gain in the direction of the jammer (BSOJ > B)
ERPSOJ = Effective radiated power of SOJ =
PSOJ = Power of SOJ in W
GSOJ (dBi) = Antenna gain of the stand-off jammer
BSOJ (MHz) = Bandwidth of the SOJ, MHz
LSOJ (dB) = Stand-off jammer losses
SJRSOJ = Signal-to-Jamming ratio with SOJ
PdSOJ = Detection probability with SOJ
2. M&S
2.1. 모델링
그림 2 1 최대탐지거리 모델링
그림 2 1은 Pd와 Pfa를 이용한 최대탐지거리 시험에 대한 모델링으로서, 반복시험을 통하여 Pd값을 산출하여 그래프에 나타낸다. 이 그림에서 탐지확률은 80%, 오경보율은 10?6을 레이더 모델의 사양으로 정의했다. 이때, 반복측정에 의해 최대탐지거리 시험을 진행하여 이를 그래프로 표시하며, 탐지확률이 시스템 사양(80%)을 벗어나기 시작하는 그래프상의 지점을 최대탐지거리(Rmax)로 정의한다.
시험 환경으로서 자체에서 잡음을 송신하는 SSJ 표적 모델, 전자전 지원 장비(ESM)에서 잡음을 송신하는 SOJ 재머 모델, 수신기의 열잡음 모델 및 Sidelobe Suppression (ECCM)기능을 갖는 레이더 모델을 포함하였다. 그림 2 1의 그래프는 각각의 모델에 수식을 적용하였을 때 예상되는 결과를 나타낸 것이다.
시험자원이 레이더가 동작되는 모든 영역에서 광범위하게 사용된다면 어느 한 영역에서 데이터의 숫자가 만족할만한 결과를 얻기에 부적합한 경우가 많이 발생하게 된다. 즉 상기 분석에서와 같이 Rmax 부근에서 정밀하게 시험을 하는 것이 매우 효과적이며, 전체영역에서 일정한 간격으로 시험된다면 그 결과는 신뢰할 수 없다.
2.2. 처리 절차
2.2.1. SSJ Flow-Chart
2.3. 프로그램
2.4. 실행 결과
다음의 그림은 QNX 6.21 GUI 환경에서 실행한 결과를 나타낸 것이다.
그림 2 2 최대탐지거리 입력화면
그림 2 3 최대탐지거리 출력화면
위의 실행 결과에서 나타난 바와 같이 Default Parameter 입력값에 대하여 탐지확률 Pd가 0.8일 때 최대탐지거리 Rmax는 대략 100km임을 확인할 수 있다.
Rmax SSJ < Rmax SOJ < Rmax SOJ with Suppression SLL < Rmax Noise
3. 결론
본 최대탐지거리 모델링&시뮬레이션은 수신기의 열잡음 및 SSJ/SOJ 환경 하에서의 레이더를 모델링 하고 비교적 단순한 레이더 방정식을 적용하여 탐지확률 Pd의 변화에 따라 최대탐지거리의 변화를 시뮬레이션 하였다. 본 연구를 통해 탐지확률과 최대탐지거리의 관계를 파악할 수 있었으며 잡음 재밍 환경에서 최대탐지거리에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있었다.본 프로그램은 비교적 부정확한 모델링으로 인하여 일부 입력값에 대해 비정상적인 결과가 나오는 문제가 있다. 이는 레이더 및 재밍 환경에 대해 좀더 정확한 수식 및 모델링을 적용하여 해결할 수 있다. 향후 전자전 환경에 대해 좀더 실제적으로 모델링하고 다양한 시험항목을 시뮬레이션 할 수 있도록 지속적인 업그레이드를 진행할 예정이다.
첨부: 최대탐지거리MnS(취약성).v2.pdf
